特种焊接论文

第一篇：特种焊接论文

激光焊和电子束焊接

学 院：材 料 科 学 与 工 程 学 院

专 业：金 属 材 料 科 学 与 工 程

姓 名：黎 琦

学 号：20100800411

激光焊和电子束焊接

摘要： 本文通过对特种焊接方法中的激光焊和电子束焊接两种方法的原理、特点、设备、工艺及应用等方面的简介，让大家对特种焊接技术得到一个完整的认识。在焊接这个领域中，特种焊接技术是在近年来得到高速的发展。它不仅给焊接技术的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响

关键词：焊接技术 发展

日新月异

1.引言 焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术的优秀成果在航空、核能、船舶、电力、电子、海洋钻探、高程建筑等领域得到广泛的应用。随着科学技术的发展和技术的进步，焊接已经逐渐脱离了单纯工艺和技术的层面而走向科学的范畴，并且在与其他科学知识的不断碰撞和交融中，展现出来旺盛的生命力。新材料的不断产生、新能源的不断开发和新结构的不断涌现，对焊接技术提出了新的挑战。由此传统的焊接技术以满足不了工程的应用，随着材料和技术的发展，焊接技术也得到了发展，越来越多的焊接方法得到应用——特种焊接。

2.激光焊

2.1激光焊的基本原理（1）激光焊接的基本过程

使用经光学系统聚焦后具有高功率密度的激光束照射到焊接材料表面，利用材料对光能的吸收来对其进行加热、熔化，再经过冷却结晶而形成焊接接头的一种熔化焊过程。（2）激光焊机理

按激光器输出能量的方式不同，激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊，按激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分为传热焊和深熔焊。1）激光传热焊

采用的激光器光斑上的功率密度小于105W时，激光将金属表面加热到熔点与沸点之间，焊接时，金属材料表面将所吸收的激光能转变为热能，是金属表面温度升高而熔化，然后通过热传导方式把热能传向金属内部，使熔化区逐渐扩大，凝固后形成焊点或焊缝，其熔深轮廓近似为半球形。

特点是：激光光斑上的功率密度小，很大一部分光被金属表面所反射，光的吸收率较低，焊接熔深浅，焊接速度慢。主要用于薄、小零件的焊接加工。2）激光深熔焊

当激光光斑上的功率密度足够大时（大于等于106W/cm2）,金属在激光的照射下被迅速加热，其表面温度在极短的时间内升高到沸点，是金属熔化和汽化。当金属汽化时，所产生的金属蒸汽以一定的速度离开熔池，金属蒸汽的溢出对熔化的液态金属产生一个附加压力，使熔池金属表面向下凹陷，在激光光斑下产生一个凹坑。当光束在小孔底部继续加热汽化时，所产生的金属蒸汽一方面压迫坑底的液态金属是小坑进一步加深，另一方面，向坑外飞出的蒸汽将熔化的的金属挤向熔池四周。这个过程连续进行下去，便在液态金属中形成一个细长的空洞。当光束能力所产生的金属蒸汽的反冲压力与液态金属的表面张力和重力平衡后，小孔不再继续加深，形成一个深度稳定的孔而进行焊接，因此称之为激光深熔焊。（3）激光焊过程中的几种效应

小孔效应、等离子体屏蔽效应、等离子体的负面效应、壁聚焦效应、净化效应

2.2激光焊接的设备组成

激光器、光学系统、激光加工机、辐射参数传感器、工艺介质输送系统、工艺参数传感器、控制系统、准直用He-Ne激光器

其中激光焊接设备主要由激光器、导光系统、焊接机和控制系统组成。2.3激光焊接的工艺特点

按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基本模式：热导焊和深熔焊，前者所用激光功率密度较低（105～106W／cm2），工件吸收激光后，仅达到表面熔化，然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。这种焊接模式熔深浅，深宽比较小。后者激光动车密度高（106～107W／cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至气化，熔化的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不断延伸，直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止。小孔随着激光束沿焊接方向移动时，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝（图1）。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。在机械制造领域，除了那些微薄零件之外，一般应选用深馆焊。

深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体，在激光作用下发生电离，从而在小孔内部和上方形成等离子体。等离子体对激光有吸收、折射和散射作用，因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量。并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。通常可辅加侧吹气驱除或削弱等离子体。小孔的形成和等离子体效应，使焊接过程中伴随着具有特征的声、光和电荷产生，研究它们与焊接规范及焊缝质量之间的关系，和利用这些特征信号对激光焊接过程及质量进行监控，具有十分重要的理论意义和实用价值。

由于经聚焦后的激光束光斑小（0.1～0.3mm），功率密度高，比电弧焊（5×102～104W/cm2）高几个数量级，因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点：加热范围小，焊缝和热影响区窄，接头性能优良；残余应力和焊接变形小，可以实现高精度焊接；可对高熔点、高热导率，热敏感材料及非金属进行焊接；焊接速度快，生产率高；具有高度柔性，易于实现自动化。

激光焊与电子束焊有许多相似之处，但它不需要真空室，不产生X射线，更适合生产中推广应用。激光焊接实际上已取得了电子束焊接20年前的地位，成为高能束焊接技术发展的主流。

2.4激光焊接在工业中的应用情况（1）激光焊接在国外汽车工业中的应用 1）白车身激光焊接

汽车工业中的在线激光焊接大量用在白车身冲压零件的装配和连接上。主要应用包括车顶盖激光焊、行李箱盖激光钎焊及车架激光焊接。

另一项比较重要的车身激光焊接应用,是车身结构件（包括车门、车身侧围框架及立柱等）的激光焊接。采用激光焊的原因是可提高车身强度,并可解决一些部位难以实施常规电阻点焊的难题。2）不等厚激光拼焊板

车身制造采用不等厚激光拼焊板可减轻车身重量、减少零件数量、提高安全可靠性及降低成本。3）齿轮及传动部件焊接

20世纪80年代末,克莱斯勒公司的Kokomo分公司购进九台6kWCO2激光器,用于齿轮激光焊接,生产能力提高40%。90年代初,美国三大汽车公司投入40多台激光器用于传动部件焊接。奔驰公司经研究利用激光焊接代替电子束焊接,因为前者焊缝热影响区小。美国福特汽车公司用4。7kWCO2激光器焊接车轮钢圈,钢圈厚1mm,焊接速度为2。5m/min。该公司还采用带有视觉系统的激光焊接机,将六根轴与锻压出来的齿轮焊在一起,成为轿车自动变速器的齿轮架部件,生产率为200件/h。

（2）光纤激光焊在造船及海洋工程方面的应用

目前,许多轮船都是先制造出许多独立的局部组件结构单元,再在水中的船台上一个个进行组装。采用激光焊技术制造海洋建筑物局部组件非常合适,因为它结合了焊接切割自动化技术与激光技术。与弧焊方法相比,采用该技术可以大大提高生产率。

造船中,采用光纤激光技术,可以无需进行焊接边缘预处理和焊前或焊后热处理就能将部件焊接在一起。与弧焊相比,激光焊的焊接接头窄,热影响区小,而且没有传统弧焊方法中出现的由于弧吹或电极磨损引起的焊接缺陷。所以,接头采用光纤激光焊,可以实现新的焊接结构设计,这在以前是不可能实焊接接头比弧焊焊接接头更加经济, 质量更好。

（3）激光焊在飞机制造中的应用

激光束焊具有能量密度高,热影响区小,空间位置转换灵活,可在大气环境下焊接,焊接变形极小等优点。它主要应用于飞机大蒙皮的拼接以及蒙皮与长桁的焊接,以保证气动面的外形公差。另外在机身附件的装配中也大量使用了激光束焊接技术,如腹鳍和襟翼的翼盒,结构不再是应用内肋条骨架支撑结构和外加蒙皮完成,而是应用了先进的钣金成形技术后,采闲激光焊接技术在三维空间完成焊接拼合,不仅产品质量好,生产效率高,而且工艺再现性好,减重效果明显。

近年来激光焊也多见于薄壁零件的制造中,如进气道、波纹管、输油管道、变截面导管和异型封闭件。这些零件的传统焊接方法多采用微弧等离子弧焊,或者是小电流钨极氩弧焊。随着钛合金材料的大量使用,即便采用了这些低线能量的焊接技术,仍然由于薄壁材料引起的焊接变形超出公差范围和焊接缺陷的无法修复等原因,导致传统焊接工艺面临淘汰的命运。激光束焊接配以局部保护措施,[4]非常适合焊接薄壁钛合金壳体零件。（4）复合激光焊的应用

复合激光焊技术结合了激光焊和传统气体保护焊（GMAW）两者的优点,激光焊能在较小的热输入量和小的焊接热影响区（HAZ）情况下获得较大的熔深；所附加的气保焊（GMAW）可以大大扩展接头根部间隙的大小,改善表面状态和杂质的允许量；提高根部间隙填充和成形质量以及加强对焊接冶金的控制。（5）激光焊在医学上的应用

激光焊是用激光来加热, 所以它可以穿透透明介质, 能够焊到透明介质容器的里边去。这是其他焊接方法难以做到的。这种方法也被利用到医学里边,比方讲我们有些患者视网膜脱落,视网膜是在眼球的后面,视网膜脱落以后眼睛就会失明。现在就用激光的办法,透过眼球焊到眼球后面,把这个视网膜和眼球焊起来。这个已经是很成功的手术了

3.电子束焊接

3.1电子束焊接的基本原理

电子束焊接的工作原理是:在真空条件下。从电子枪中发射的电子束在高电压(通常为20～300kV)加速下,通过电磁透镜聚焦成高能量密度的电子束。当电子束轰击工件时,电子的动能转化为热能,焊区的局部温度可以骤升到6000℃以上。使工件材料局部熔化实现焊接。3.2 电子束焊接特点

由于高能量密度的电子束流集中作用的结果,使电子束焊接熔池“小孔”形成机理与其他熔化焊有所不同。电子束焊接过程是,高压加速装置形成的高功率电子束流,通过磁透镜会聚,得到很小的焦点(其功率密度可达104~109W/cm2),轰击置于真空或非真空的焊件时,电子的动能迅速转变为热能,熔化金属,实现金属焊接的目的。电子束焊接的特点可概括如下:

(1)电子束斑点直径小,加热功率密度大,焊接速度快,热影响区小;

(2)可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时可以不开坡口一次成形;(3)多数构件是在真空条件下焊接,焊缝纯洁度高;

(4)规范参数易于调节,工艺适应性强;

(5)适于焊接多种金属材料;

(6)焊接热输入低,焊接热变形小。但是电子束焊接方法也有一些不足,如:

(1)电子束焊机结构复杂,控制设备精度高,所需费用高;

(2)焊接前对接头加工、装配要求严格,以保证接头位置准确、间隙小而且均匀;

(3)真空电子束焊接时,被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制,每次装卸工件要求重新抽真空;

(4)冷却过程中快速凝固,引起焊接缺陷,如气孔、焊接脆性等;

(5)电子束易受杂散电磁场的干扰,影响焊接质量;

(6)电子束焊接时产生的X射线需要严加防护,以保证操作人员的健康和安全。

3.3.电子束焊接的分类

1）、根据焊件所处真空度的差异可分为:

（1)高真空电子束焊接(真空度为10-4～10-1Pa):该方法电子散射小,作用在工件上的功率密度高,穿透深度大,焊缝深

宽比大,适宜于活性金属、难熔金属及质量要求高的工件焊接,应用最为广泛。

（2)低真空电子束焊接(真空度为10-1～10Pa)。与高真空电子束焊相比,电束较宽,工作距离较大,真空系统简单,生产效率高,成本低。减弱了焊接时金属的蒸发等。

（3)非真空电子束焊接(无真空工作室):在大气压力的环境中焊接,电束散射宽,焊缝较宽、深宽比小,可焊大尺寸的工件。焊接时,束流进入大气前先经过充满氦的气室,而后与氦气一起进入大气。

2）、根据电子枪加速电压又可分为:

(1)高压电子束焊接:加速电压大于120千伏,束斑直径小,功率密度大,工作距离长,焊缝的深宽比大,焊缝精密,变形小,适用于单道焊缝的大厚度板材和难熔、热敏材料的焊接。

(2)中压电子束焊接:加速电压范围为40～100千伏,满足除极薄材料外的一般厚度材料的焊接,可用局部真空室满足大型件的焊接。

(3)低压电子束焊接:加速电压低于40千伏,功率密度小,工作距离短,焊缝稍宽,畸变稍大,适用于焊缝深宽比小的薄板焊接。3）、按电子束对材料的加热机制分

(1)热传导焊接:作用在工件表面的功率密度<105W/cm2,电子束转化的热能通过热传导使工件熔化,熔化金属不产生显著的蒸发。

(2)深熔焊接:作用在工件表面的功率密度>105W/cm2,金属被熔化并伴有强烈的蒸发,形成熔池小孔,电子束穿入小孔内部与金属直接作用,焊缝深宽比大。3.4 电子束焊接的工艺

电子束焊接是一种利用电子束作为热源的焊接工艺。电子束发生器中的阴极加热到一定的温度时逸出电子，电子在高压电场中被加速，通过电磁透镜聚焦后，形成能量密集度极高的电子束，当电子束轰击焊接表面时，电子的动能大部分转变为热能，使焊接件的结合处的金属熔融，当焊件移动时，在焊件结合处形成一条连续的焊缝。对于真空电子束焊机，要焊接的工件置于真空室中，一般装夹在可直线移动或旋转的工作台上。焊接过程可通过观察系统观察。3.5电子束焊接在工业上的应用:

1）、飞机和航天飞行器

电子束已被用来将钛锻件焊接成新型直升机的转翼,现代战斗机的机翼箱等。发动机上一些其他部件如透平罩、压缩机箱体以及飞机的燃料驱动系统和着陆起落架等也都采用了电子束焊接。

由于电子束焊接的变形和热影响区小,已被用于航天飞机发动机的装配焊接,如主燃烧室、热气歧管、高(低)压燃料涡轮泵、高(低)压氧化剂涡轮泵、燃料预燃烧室、氧化剂预燃烧器等间的焊接。2）、发电设备

电子束焊接以其独有的优点正在发电设备的制造方面取代传统的焊接方法。如美国、日本等国家都已使用真空电子束焊接取代埋弧焊工艺焊接汽轮机定子和汽轮机导向叶片。使用埋弧焊需要几天才能完成的焊接,使用电子束焊接后仅需几个小时就能完成。3）、汽车工业

使用电子束焊接方法焊接汽车后桥,省去了坡口的制作的准备。由于在真空条件下施焊,电子束焊接大大地清除了产生气孔、裂纹、夹渣等这些缺陷的可能,强度得到了保证,获得了极佳的经济效益。此外,真空电子束焊接还用来焊接汽车驱动轮、扭矩变换器、行星齿轮支座、飞轮、滑叉等,都取得了前所未有的效果。4）、电子元器件

随着现代工业对电子线路和元器件的要求越来越高,电子束焊在电子行业发挥着越来越重要的作用。真空电子束用来焊接密封晶体管已取代钎代焊焊接晶体管连接接头。有些电子线路和元器件要求其焊缝在焊完后继续保持在真空密封装置内,焊缝不得有腐蚀性杂质,电子束焊接正是满足这种要求的最有效方法。5）、机械基础件

电子束也用来焊接有特殊要求的机械基础件,如轴、轴承、齿轮、金属带锯、双金属带等。对于硬度极高的金属的切断,使用电子束,可将高速钢型材焊在柔韧的载体带上。适当选择高速钢型材宽度,使得铣锯齿时,齿间,即断裂危险区位于柔韧性载体带上,这样,就能使高速钢齿尖达到最佳硬度,带锯能在最佳经济效益下实现最大负荷。6）、核工业产品

电子束焊接最早应用于核工业产品部件,近些年来,在这一领域得到更充分的发展。如:一种核工业多种用途的真空电子束焊机,在离子推进系统中,它应用于难熔、耐蚀金属的焊接和不同金属之间的连接,焊缝无裂纹和泄漏,变形也相当小。4.结束语

学习特种焊接后，总体感觉这些焊接方法优于传统的焊接方法，适应于要求高，难用一般方法焊接的焊件焊接。广泛的应用于航空航天、石油化工、宇航等领域。由于新材料的不断出现，科技的不断发展，新的焊接方法将不断的出现，日新月异。

第二篇：学习特种焊接有感

学习特种焊接有感

焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术的优秀成果在航空、核能、船舶、电力、电子、海洋钻探、高程建筑等领域得到广泛的应用。

随着科学技术的发展和技术的进步，焊接已经逐渐脱离了单纯工艺和技术的层面而走向科学的范畴，并且在与其他科学知识的不断碰撞和交融中，展现出来旺盛的生命力。新材料的不断产生、新能源的不断开发和新结构的不断涌现，对焊接技术提出了新的挑战。由此传统的焊接技术以满足不了工程的应用，随着材料和技术的发展，焊接技术也得到了发展。

这学期有幸跟着张老师学习了《特种先进连接方法》，不仅接触认识了先进的焊接技术，还学到了课本意外做人做事的道理，下面就学习《特种先进连接方法》的一点个人认识简单地叙述一下，有不对之处还望张老师纠正。

这学期学习的特种焊接包括：激光焊、电子束焊、超塑性焊接和超塑成行/扩散连接、摩擦焊、爆炸焊、微连接技术等。特种先进连接方法简单地说是由于热源形式不同于传统，焊接质量高，焊接设备昂贵的特点才成为特种焊接！

一、激光焊接（laser beam welding,简称LBW）是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高度精密的焊接方法。激光焊接的基本过程就是使经光学系统聚焦后具有高功率密度的激光束照射到被焊材料表面，利用该材料对光能的吸收来对其进行加热、熔化，在经过冷却结晶而形成焊接接头的一种熔化焊过程。激光焊接技术及激光焊接接头大致具有以下多方面的优点：

1：焊缝组织多为极细的树枝晶，接头的综合力学性能优良。○ 2：○激光焊接过程存在着净化效应，焊缝中有害杂质含量较低，有更好的抗气孔和抗裂纹能力。

3：焊接线能量小，焊道窄，焊缝深宽比大，热影响区极窄，工件收缩和变形较小。○4：焊接生产效率高，可进行精确焊接并易于实现生产过程的自动化。○5：较易实现异种材料和非对称接头的焊接。○6：可焊到性较好，能够焊接其他焊接方法难以焊到的位置。○

二、电子束焊（electronic beam welding,简称EBW）是一种高功率密度的焊接方法。它利用空间定向告诉运动的电子束，撞击工件表面后，将部分动能转化成热能，使被焊金属熔化，冷却凝固后形成焊缝。电子束撞击工件时，其动能的95%可转化为焊接所需的热能，功率密度可高达106/cm2以上，焦点处的最高温度高达59000C左右。

电子束焊的分类。按被焊工件所处环境的真空度可分为：高真空电子束焊、低真空电子束焊、非真空电子束焊。按电子枪固定方式可分为：动枪式电子束焊、定枪式电子束焊。按电子枪加速高压的高低可分为：高压电子束焊（60~150kv）、中压电子束焊（40~60kv）、低压电子束焊(低于40kv).用电弧焊方法能焊接的金属，一般都能够用电子束焊。电子束焊是一种高功率密度的熔焊方法，同其他形式的熔焊方法相比，具有以下优点: 1:加热的功率密度大。与偶遇电子束的功率密度大，加热集中，热效率高，焊缝接头热输○入量小，所以适宜于难熔金属及热敏感性强的金属材料的焊接。2：焊缝深宽比大 ○3：○熔池周围气氛纯度高。真空电子束焊是在真空中进行的，排除了大气中有害气体对熔化金属的影响，特别适宜喊焊接化学活泼性强、纯度高、极易被大气污染的金属焊接。4：规范参数调节范围广、适应性强。○电子束焊虽有以上诸多优点，但也存在了很多缺点限制了该方法的普遍推广： 1：电子束焊机结构复杂，控制设备精度高，因此成套设备价格很高。○

2：○电子束焊的焊缝接头需进行专门设计和制作加工，接头间隙需严格控制，这就使接头制备的加工费用较高 3：○由于电子束焦点直径很小，焊缝宽度很窄，因此电子束与工件接缝的对准稍有偏差就可能使焊缝偏离工件接缝造成焊接缺陷。

4:焊接时有X射线产生，屏蔽该射线比较困难，且使整机成本增加.○由以上优缺点可知，从事电子束焊操作的技术人员要求认真、细心。且在这种岗位不宜工作太久的。

三、摩擦焊（friction welding，简称FRW）是一种固态热压焊，是利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和流动所产生的热量，使界面及附近区域达到热塑状态并在压力作用下产生适当的宏观塑性变形而形成接头。

摩擦焊的分类。根据焊件的相对运动形式分：连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、相位控制摩擦焊、摩擦堆焊、线性摩擦焊、轨道摩擦焊、径向摩擦焊、搅拌摩擦焊。按照工艺特点可分为：普通摩擦焊、低温摩擦焊、超塑性摩擦焊、气体保护摩擦焊、感应加热摩擦焊、导电加热摩擦焊、封闭摩擦焊、钎层摩擦焊、嵌入摩擦焊、第三体摩擦焊、水下摩擦焊。传统的摩擦焊通常是指连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、相位控制摩擦焊、摩擦堆焊、线性摩擦焊，它们的共同特点是依靠两个待焊件之间的相对摩擦运动产生热量。搅拌摩擦焊、嵌入摩擦焊、第三体摩擦焊、摩擦堆焊等是依靠搅拌头与待焊件之间的相对摩擦运动产生热量而实现焊接，通常称为新型摩擦焊。

摩擦焊的热影响区小，不会产生通常熔化焊的焊接缺陷，焊接生产率高，产品质量稳定，成品率高，由此越来越受到制造业的重视。此外摩擦焊还有以下优点：

1：生产成本地。不用填充材料，不用保护气体，厚件边缘不用加工破口，不必进行去除氧○化膜，不苛求装配精度，不需事先打底焊。2接头质量高 ○3：安全环保。整个焊接过程中无熔化、无辐射、无污染等有害物质。○4：便于机械化、自动化操作。○摩擦焊当然也有不足之处，摩擦焊常见的缺陷有以下四点： 1：○“灰斑”缺陷。“灰斑”是一种焊接缺陷在断口上的表现形式，它在断口上一般表现为暗灰色平斑状，无金属光泽，具有明显的沿焊缝断裂的特征，宏观上表现为脆性断裂。2：焊接裂纹。主要出现在焊合区边缘飞边缺口部位、焊合区内部、近缝区及飞边上。○3：未融合。一般产生与焊接接头的焊合面上，其表面宏观特征呈现氧化颜色。○4：淬硬组织。焊接淬火钢时，摩擦时间短，冷却速度快会在接头中形成淬硬组织。另外，○摩擦焊接头中还会出现焊缝脱碳、过热组织、脆性合金层等缺陷。

四、爆炸焊 爆炸焊（explosive welding，简称EXW）是一种固态焊接，它是以炸药为能源，利用炸药爆炸时产生的冲击波使两层或多层同种或异种材料高速倾斜碰撞而焊合在一起的方法。爆炸焊能使物理性能（熔点、热膨胀特性、硬度等）有明显差异、用普通焊接方法无法实现焊接的金属焊合在一起，并且能获得高强度的焊接接头。由此爆炸焊的优点有以下几点：

1:可实现同种材料的焊接，也可实现异种材料的焊接 ○2:可以焊接的尺寸范围很宽。○3：可以进行双层、多层的复合板的焊接，也可以用于各种金属的对接、搭接与点接。○4：爆炸焊工艺比较简单，不需要复杂的设备，能源丰富，投资少，应用方便。○5：爆炸焊不需要填充金属，可节省贵重的稀缺金属。○6焊接表面不需要很复杂的清理。○

鉴于爆炸焊有以上优点，其主要用途有三点

1：改善材料的综合力学性能和物理/化学性能（如耐腐蚀、耐磨损等性能）○2：作为特殊功能材料使用（如热敏双金属）○，充分发挥金属物理性能的复合材料 3：作为稀贵金属的代用品，节约稀贵金属，降低成本。○当然爆炸焊是以炸药为能源的，因此爆炸焊具有一定的危险性，爆炸时所产生的噪音和气浪对周围环境有一定的影响。爆炸焊大多在野外、露天进行，机械化程度低，劳动条件差。因此应用有限。

五、微连接技术

微连接技术是决定电子信息产品最终质量的关键技术，在微电子元器件制造和电子产品组装中广泛应用。其具有如下特点： 1：○由于连接接头的尺寸极其微小，在传统焊接中被忽视或不起作用的因素却成为决定质量和可焊性的关键因素。

2：微电子材料、结构及性能的特殊性，要求采用特殊的连接方法。○由于电子行业的不断飞速发展，我个人感觉微电子技术要求会越来越高，应用也越来越广泛。

此外还学习了超塑性的焊接。超塑性是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。超塑性焊接是一种新的材料固态焊接方法。材料处于超速状态时，可以在低应力下实现大德塑性流变，并且具有强烈的激活状态，非常有利于实现待连接面的密和、破坏及界面两侧原子的互扩散而实现的固态连接，即超塑性固态焊接（superplastic solid-state welding，简称SSW）.超塑性焊接还可以与塑性成型同步而同时完成零部件的成形与焊接，所以超塑性焊接具有的明显的技术优势，使其具有很好的工业应用前景，已成为近年来固态焊接非常活跃的领域。

学习特种焊接后，总体感觉这些焊接方法优于传统的焊接方法，适应于要求高，难用一般方法焊接的焊件焊接。广泛的应用于航空航天、石油化工、宇航等领域。由于新材料的不断出现，科技的不断发展，新的焊接方法将不断的出现，日新月异。

在此谢过这学期以来张老师对我们文化课和做人的教导，在以后的路上谨记张老师的教育：做人优于做事。

参考文献：张柯柯 涂益民 《特种先进连接方法》 哈尔滨工业大学出版社

第三篇：特种焊接技术

1.摩擦焊：在轴向压力与转矩作用下，利用焊接接触面之间的相对运动及塑性流动所产生的摩擦热及塑性变形热，使被焊接面的金属达到热塑化的状态，通过两侧材料间的相互扩散和动态再结晶实现连结的一种焊接方法

2.激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。

3.电子束焊是高能量密度的焊接方法，它利用空间定向高速运动的电子束，撞击工件表面后，将部分动能转化为热能，使被焊金属熔化，冷却结晶后形成焊缝

4.扩散焊是金属或非金属在固态下靠相互扩散完成焊接的方法，这种焊接方法可以精确地控制焊件的尺寸，使焊接件的表面形状规则

5.冷压焊是在室温下进行的，焊件在强大的外界压力下，工件表面的氧化膜破裂并被塑性流动的金属挤向焊接件外部，使纯金属紧密接触，达到原子间结合，最后形成牢固的焊接接头。分为搭接和对接冷压焊

6.热压焊是在工件加热条件下施加压力，使被焊界面金属产生塑性变形，形成界面金属原子间的结合。

7.超声波焊是利用超声波的能量进行焊接的一种方法，它是在被焊工件上先施加一定的压力，然后利用高频的机械振动，使接触面之间产生相对摩擦运动，将金属表面的氧化膜破坏，从而实现焊接的过程。

8.铝热剂焊是利用金属氧化物和铝（还原剂）之间的氧化还原反应所产生的热量，进行熔焊金属母材、填充接头而完成焊接的一种方法。

1.摩擦焊的优缺点？

优：接头质量高；适于各类同种或异种材质的连结；生产效率高；焊接尺寸精度高，成本低；设备易于机械化，自动化，操作简单；节能环保；缺：①旋转摩擦焊仅适合焊接高强度回转体构件，焊接必须依靠旋转摩擦进行焊接，接头形式和工件断面形成受损，对非圆形截面零件、盘状工件和薄壁管件焊接较困难；受摩擦焊机功率和压力的限制，旋转摩擦焊不能焊接断面较大的工件，目前可焊接工件的最大断面为200㎝²;搅拌摩擦焊仅适合轻合金材料的对接和搭接，对于高强度材料如钢钛合金以及粉末冶金材料的焊接则较困难②对于盘状薄零件、薄管件和筒形件，不易于装夹，较难施焊，因此对工装夹具要求较高;有时焊接接头的飞边是多余和有害的，要求增加清理工序，增加了成本，此外，摩擦焊机设备相对较为复杂，焊机的一次性投机较大，只有大批量生产才能降低成本

2.简述搅拌摩擦焊的原理及其优点？ 原理：利用一个非损耗的搅拌头旋转着插入被焊接工件，当搅拌头的肩部和被焊接工件的表面接触时，由于搅拌针和搅拌肩与被焊接材料的摩擦生热，使搅拌针附近的材料热塑化，热塑化的金属在搅拌头的旋转摩擦作用下，逐渐由前部向后部转移，当搅拌头向前移动时，在搅拌头轴肩的挤压，锻造作用下，形成致密的固相扩散连结接头；优：焊接变形小；焊接金属力学性能好；工作环境好；搅拌头属于非消耗性材料；操作简单；氧化皮可以自动去除；设备结构简单，易于实现自动焊接和机器人焊接；可用于焊接裂纹敏感性较高的材料。

3.搅拌头的接头形式有哪些？特点是什么？搅拌头材料如何选择？

三槽锥形螺纹和锥形螺纹

特点：减小焊接压力；使塑性流动更加容易；螺纹产生向下的力；增大搅拌针和塑化材料的接触面积。

选择：①热强行：在焊接温度下，搅拌头应具有较好的力学性能。②耐磨性：搅拌头应能够承受焊接初始压入阶段以及焊接过程中的材料磨损，并且在规定焊接时间内和焊接长度内保持搅拌头的初始形状。③耐冲击性：在室温或工作温度下搅拌头应具有抵抗焊接初始压入和焊接冲击的能力。④合适的热传导性：搅拌头的热传导能力应该比被焊工件差，否则大量的摩擦热将通过搅拌头传导损失，而不是用于被焊接材料。⑤不存在危险性：搅拌头作为一种焊接工具，会经常与操作者接触，所以不应该有辐射性。⑥易加工性：搅拌头材料应该容易被加工成复杂形状

4.摩擦焊接头的设计原则及接头形式？ 对于传统连续驱动摩擦焊，至少有一个是圆形截面②为了夹持方便，牢固，保证焊接过程不失稳，应尽量避免设计薄管，薄板接头③一般倾斜接头应与中心线成30°~45°的斜面④对锻压温度或热导率相差较大的材料，为了使两个零件的锻压和顶锻相对平衡，应调整界面的相对尺寸⑤对大截面接头，为了降低摩擦加热时的转矩和功率峰值，采用端面侧角的办法可使焊接时接触面积逐渐增加⑥如果限制飞边流出，应预留飞边槽⑦采用中心部位凸起的接头，可有效地避免中心未焊透⑧摩擦焊应避免渗碳﹑渗氮等⑨为了防止由于轴向力引起的工作滑退，通常在工件后面设置挡块⑩工件伸出夹头外的尺寸要适

当，被焊工件应尽可能有相同的伸出长度 5.为什么钢的激光焊接接头有良好的韧①焊接功率：所需的功率随工件的厚度和性、强度和抗裂性？ 硬度的增加而增加 ①激光焊接焊缝细﹑热影响区窄②从接②振动频率：焊薄件时宜选取高的谐振频头的硬度和显微组织的分布来看，激光焊率，功率愈小选择的频率愈高，大功率焊有较高的硬度和较陡的硬度梯度，这表明机一般选择16到20kHz的较低的谐振频可能有较大的应力集中出现③激光焊热率③振幅：超声波焊机的振幅约在5到影响区的组织主要为马氏体，这时由于它25μm的范围内，随着材料厚度硬度提高的焊接速度高|﹑热输入小④合金钢激光所需振幅值亦相应增大，但有上限④静压焊时，焊缝中的有害杂质元素大大减少，力：其选择取决于材料厚度、硬度、接头产生了净化效应，提高了接头的韧性 形式和使用的超声功率⑤焊接时间：随材6.激光焊接﹑切割时应采取哪些个人防料性质、厚度及其他工艺参数而定。护措施？ 13.钢轨焊接工艺流程：a准备工作。焊接①激光防护眼镜②激光防护面罩③激光前将焊接工具、封箱砂、待焊钢轨准备好。防护手套④激光防护服 仔细检查钢轨进行焊前清理，两段钢轨接7.激光有哪些危害？ 头对直。B焊接工作。装卡砂型、坩埚装①对眼睛的危害：当眼睛受到过量照射时，料及放置坩埚支架、预热、点火浇注。c视网膜会烧伤，引起视力下降，甚至会烧整修工作。先推瘤后打磨。D钢轨焊接质坏色素上皮和邻近的光感视杆细胞核视量检测。锥细胞，导致视力丧失②对皮肤的危害：当脉冲激光的能量密度接近几焦每平方厘米或连续激光的功率密度达到0.5w／㎝²时，皮肤就有可能遭到严重的损伤③火灾：激光束直接照射或强反射会引起可燃物的燃烧导致火灾④电击：激光焊中还存在着数千伏至万伏的高压，存在电击的危险⑤有害气体：激光焊时材料受到加热而蒸发、气化，产生各种有毒的金属烟尘，对人体有一定伤害 7.电子束焊的主要工艺参数有哪些、对焊接质量有什么影响、如何正确选择焊接工艺参数？ ①加速电压：在相同的功率、不同的加速电压下，所得焊缝深度和形状是不同的。提高加速电压可增加焊缝的深度。当焊接大厚度并要求得到窄而平行的焊缝或电子枪与焊件的距离较大时可提高加速电压。②电子束流：与加速电压一起决定电子束焊的功率。焊环缝时，要控制束流的递增、递减；焊接各种不同厚度的材料时，要改变束流；焊接大厚件时，焊接电流需逐渐减小。③聚焦电流：有上焦点、下焦点和表面焦点。焦点位置对焊缝形状影响很大。当焊件厚度大于10mm时，通常采用下焦点焊，且焦点在焊缝熔深的30%处；当焊件厚度大于50mm时，焦点在焊缝熔深的50~75%之间更合适。④焊接速度：和电子束功率一起决定着焊缝的熔深、焊缝宽度以及被焊材料的熔池行为。增加焊接速度会，焊缝变窄，熔深减小。⑤工作距离影响电子束的聚焦程度。在不影响电子枪稳定工作的前提下，可以采用尽可能短的工作距离。8.电子束焊安全防护有哪些方面，防护措施是什么？ 防护高压电击的措施：①保证高压电源和电子枪有足够的绝缘，耐压实验应为额定电压的1.5倍②设备外壳应接地良好，采用专用地线，设备外壳用截面积大于12㎜²的粗铜线接地，接地电阻应小于3Ω③更换阴极组件或维修时，应切断高压电源，并用接地良好的放电棒接触准备更换的零件或需要维修的地方，放完电后才可以操作④电子束焊机应安装电压报警或其他电子联动装置，以便在出现故障时自动断电⑤焊工操作时应戴耐高压的绝缘手套，穿绝缘鞋；X射线的防护：①加速电压低于60kv的焊机,一般靠焊机外壳的钢板厚度来防护②加速电压高压60kv的焊机，外壳应附加足够厚度加铅板加强防护③电子束焊机在高压电压下运行，观察窗应选用铅玻璃，厚度可按相应的铅当量选择 9.扩散焊的中间层有哪些作用、应如何选择？ 中间层的作用：①改善表面接触，以降低对待焊接表面制备的要求和降低焊接所需压力②改善扩散条件，加速扩散过程，以降低加热温度和缩短焊接时间③改善冶金反应，避免或将少金属间形成脆性化合物和不希望存在的共晶组织④避免和减少焊接热应力或扩散孔洞等缺陷。如何选择：中间层材料可以是纯金属，也可以是含有能活化扩散的或能降低熔点的元素，而成分与母材相似的合金。中间层的厚度要适当，宜薄不宜厚，一般有1μm到数百微米。10.扩散焊的接头形式有哪些？为什么？ 按被焊材料不同有四种组合：同种材料、同种材料带中间夹层、不同材料、不同材料带中间夹层。同类材料组合的扩散焊过程是建立在被焊材料原子自扩散的基础上的；而不同材料的组合，除自扩散外，还充分利用了某些元素，特别是某些容易扩散元素的异类材料扩散和反应扩散的规模而大大加速扩散过程。如果焊接过程中，中间层发生熔化，就变成过渡液相扩散焊，从而又大大加速了扩散焊接过程。10.对中间层材料的性能有何要求？ ①材料塑性好，易变形②含有容易向基体扩散的或能降低中间层熔点的元素，如硼、铍硅等③不与母材金属产生不良的冶金反应，如不产生脆性化合物层或对性能产生不良影响的共晶组织④不会在接头上引起电化学腐蚀 11.超声波焊接的接头必须是搭接接头，焊缝的形状分：点焊、缝焊、环焊和线焊 12.超声波焊接的工艺参数、如何选择？

第四篇：焊接论文

焊接缺陷论文焊接工程师论文

压设备焊接中的常见缺陷及焊接接头返修的质量控制

摘要：本文介绍了承压设备产品质量控制的特点； 详细分析承压设备 焊接中常见缺陷形成的原因；提出了对焊接接头返修的质量控制方 法。

关键词：承压设备；质量控制；焊接缺陷；返修

承压设备是生产和生活中广泛使用的承压设备；具有爆炸危险；

一旦发生爆炸事故； 将造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。因此； 国家历来十分重视承压设备的安全监察工作； 出台并发布了一系列的 条例、法规、标准等； 用以规范承压设备的产品制造和运行管理工作。

1、承压设备的焊接质量受到诸多因素的影响 1)母材材质的不均匀性； 2)焊接材料的性能存在着波动性；

3)焊接工艺评定的不完善性。主要体现在；(1)实验室条件与现场施工条件的不一致；(2)试板状态与实际结构状态的不一致；(3)少量试板焊接与大量施工焊接的不一致； 4)组装定位存在的偏差；

5)焊接过程的不稳定性。主要受到焊工的操作水平和责任心的影 响；

6)焊接接头区域存在着应力集中和淬硬的可能性； 7)产品质量管理与产品质量检验的不完善性。

2、承压设备焊接中的常见缺陷

承压设备的焊接方法主要有手弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊和电渣 焊。从以上分析可知； 焊接质量主要与原材料质量及焊接工艺规范有 关。另外；焊接工件的焊前清理情况、作业环境、焊工的操作技能及 责任心等都会影响焊接质量。常见的焊接缺陷有； 焊缝尺寸不符合要 求、弧坑下陷、咬边、焊瘤、严重飞溅、气孔、裂纹等。因此；质检 人员和焊接工程师应根据对产品质量的外观检查、无损探伤检查及原 焊接工艺施焊记录等作详细分析； 找出原因；以便在焊缝返修及以后 的焊接工作中避免类似缺陷产生。2.1 焊缝尺寸不符合要求

指焊缝长宽不够；焊波宽窄不齐；高低不平；焊脚两边不均。产 生原因；

1)焊件坡口角度不当或装配间隙不匀； 2)焊接电流过大或过小；

3)焊接速度不当或焊条仰角不合适； 4)电弧长度控制不准；电弧长则焊缝宽；

5)对埋弧自动焊来说；主要是焊接规范选择不当。2.2 弧坑下陷

指焊缝收尾处产生的下陷现象。产生原因； 1)熄弧时焊条未在熔池处作短时间停留； 2)薄板焊接时使用的电流过大； 3)埋弧自动焊时；没分两步停止焊接；即未先停丝后断电源。2.3 咬边

焊缝边缘母材上被电弧烧熔的凹槽(即焊缝边缘母材被电弧熔化 后；没有得到熔化的焊丝金属的补充)。产生原因； 1)主要是焊接电流太大和运条角度不当造成的； 2)角焊时；焊条角度不当或电弧长度不当。2.4 焊瘤

指焊缝边缘上未和基本金属熔合的堆积金属。常产生在焊缝的始 端和末尾； 在立焊和仰焊焊缝中也经常出现；并常伴生着夹渣和未焊 透。产生原因；

1)主要原因事故操作不熟练、运条不当； 2)立焊时电流过大或电弧过长。2.5 严重飞溅

在电弧作用下；熔池金属飞离到熔池(或焊缝)外侧的金属颗粒。在手弧焊时有少量飞溅是正常的； 但严重飞溅不仅影响操作；浪费焊 条；而且影响工件美观。产生原因；

1)焊条保存不当；烘干的温度、时间不当；导致焊条因受潮而产 生药皮开裂、钢芯锈蚀等； 2)碱性焊条错误地采用直流正接法。2.6 气孔

是气体在焊缝金属中形成的空穴。形成气孔的气体主要是氢气和 一氧化碳；称为氢气孔和一氧化碳气孔。产生原因；主要是焊接工艺 方面不完善。

1)工件、焊丝的油、水、锈、油漆、氧化皮等未清除干净； 2)焊条、焊剂的烘干温度与时间不正确；

3)焊接速度过快；焊接电流过大；电弧电压过高； 4)电弧过长；使熔池失去保护作用；空气侵入熔池； 5)焊条药皮偏芯或磁偏吹；造成电弧不稳；保护不够； 6)环境温度或母材温度过低；焊缝冷却过快。2.7 裂纹

裂纹是指在焊接过程中；或焊接以后； 在焊接接头区域内出现的 金属局部破裂现象。裂纹按其产生的温度不同分为热裂纹和冷裂纹(又称延迟裂纹)口产生原因；

1)焊条、焊剂烘干温度、时间不正确；

2)焊前预热、焊后缓冷等措施不当；形成淬硬组织； 3)焊接规范不合理；

(1)焊接接头设计不当；拘束度过大；(2)焊条选用不当；(3)焊接顺序不当。4)焊后热处理不及时。

3、对焊接接头返修的质量控制

3.1建立完善的焊接接头返修质量管理体系

建立完善体系的焊接接头返修质量管理体系是控制焊缝返修质 量的前提和保证。首先：应建立焊接接头返修是其中重要的控制环节之一。该体系 对焊接接头返修的工作程序、返修方案的制订等都应有明确的规定和 要求。

其次：应根据有关的规程、标准及制造单位的具体情况；制订出 焊接接头返修的具体工艺实施细则、管理制度等与之配套执行。如果对同一部位(指焊补的填充金属重叠的部位)的返修次数过 多； 将导致焊接接头及其周围的母材金属出现淬硬性及过大的焊接残 余应力；这对于承压设备产品来说是极其危险的。所以；对同一部位 的返修次数不宜超过 2次。

为提高焊接接头的返修质量； 并尽量减少返修次数； 对焊接接头 的第一、第二次返修应经焊接责任工程师审核批准后才能实施。对经 过二次返修仍不合格；需要进行第三次返修时； 必须经过制造单位技 术总负责人批准； 并采取相应的更为严格的工艺措施；来保证焊接接 头的返修质量。3.2 分析缺陷产生的原园

焊接接头中产生的缺陷类型很多；形成的原因也是多方面的； 应 具体问题具体分析； 详细分析缺陷产生的原因； 以便正确编制返修工 艺；并采取针对性措施；避免返修后再次产生类似缺陷或新的缺陷。3.3制订焊接接头的返修方案

制订返修方案是进行焊接接头返修工作的一个重要步骤；应详 细、具体、准确并切实可行。返修方案的内容主要包括；缺陷产生的 原因及避免再次产生缺陷的技术措施；缺陷的清除及坡口制备； 焊接 方法及焊材的选用；具体的返修工艺措施；返修后的检验项目等。1)缺陷产生的原因及避免再次产生缺陷的技术措施(具体内容前 面已有分析论述)。2)缺陷的清除及坡口制备

清除缺陷制备坡口的常用方法是用碳弧气刨；或用手工砂轮进 行。坡口的形状、尺寸大小主要取决于缺陷尺寸、性质及分布特点。一般来说； 所挖坡口的角度越小越好； 只要将缺陷清除便于操作即可。一般缺陷靠近哪侧就在哪侧清除；如缺陷较深；清除到板厚的 60； 时还未清除干净； 则应先在清除处补焊； 然后再在另一侧打磨清除至 补焊金属后再补焊。如缺陷有多处； 且相互位置较近、深浅相差不大； 为了不使两坡口中间金属多次受到返修时焊接热应力与应变过程的 影响；则宜将这些缺陷连接起来打磨成一个深浅均匀一致的大坡口； 反之；若缺陷之间距离较远、3)焊接方法及焊材的选用

焊接接头的返修一般采用手弧焊进行； 这是因为手弧焊具有操作

方便； 位置适应性强等特点。但若坡口宽窄深浅基本一致； 尺寸较长； 并处于平焊位置时； 也可以采用埋弧自动焊进行返修。当采用手弧焊 来返修时； 对原手弧焊的焊接接头； 一般还选用原焊缝焊接所用焊条； 对自动焊一般采用与母材金属相适应的焊条。但是；若返修部位刚性 大、坡口深、焊接条件恶劣时；尽管原焊缝采用的是酸性焊条；则此 时仍然应选用同一级别的碱性焊条；当采用埋弧自动焊返修时； 一般 选用与原焊接工艺相同的焊丝与焊剂。4)返修工艺措施

焊接接头返修时应控制焊接能量的输入； 并采用合理的焊接顺序 等工艺措施来保证返修质量。

(1)采用小规格直径、小电流等小的焊接规范焊接；以降低返修 部位塑性储备的消耗；

(2)采用窄焊道、短段、多层焊道、分段跳焊法等；减少焊接应 力与变形。但是；每层接头处要尽量错开；

(3)每焊完一段；须将焊渣清除干净；填满弧坑；并把电弧后引

再熄灭； 起附加热处理作用。然后立即用带圆角的箭头小锤锤击焊缝；

第五篇：焊接论文

【关键词】 奥氏体不锈钢；焊接性；防止措施

大部分的机械设备和工程结构都要受到大气和雨水的腐蚀，特别是在工业区还会受到各种工业废气的浸蚀；船舶、海洋结构和码头设施会受到海水和海洋气体的腐蚀。据统计，全世界所有的金属制品中，每年由于腐蚀而报废的重量，约为金属年产量的1/3。奥氏体不锈钢有更优良的耐腐蚀性；强度较低，而塑性、韧性极好；焊接性能良。目前奥氏体不锈钢在石油、化工、海洋开发、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都有广泛应用，是应用最广的不锈钢。研究奥氏体不锈钢的焊接性，对发展耐蚀钢的焊接结构具有非常重大的经济意义。

奥氏体不锈钢具有面心立方晶体结构，通常具有良好的塑性和韧性，因此这类钢具有良好的弯折、卷曲和冲压成形性；冷加工时不会产生任何的淬火硬化，焊接过程中极少出现冷裂纹。奥氏体不锈钢焊接时存在的主要问题接头产生碳化铬沉淀析出，耐蚀性下降；焊缝及热影响区热裂纹敏感性大；接头中铁素体含量高时，可能出现475℃脆化或者σ相脆化。

1、焊接接头的抗腐蚀性

（1）晶间腐蚀

焊接时，奥氏体不锈钢母材类型和所用的焊接材料与工艺不同，可能产生焊缝的晶间腐蚀、熔合区和过热区的“刀蚀”和热影响区中的敏化温度区的晶间腐蚀。

①焊缝的晶间腐蚀

多层多道焊接时，前面已焊焊缝处于敏化温度区时，会产生晶间贫铬；使用时接触腐蚀介质，就会发生晶间腐蚀。防止焊缝焊缝晶间腐蚀，可选用含钛或铌稳定剂的奥氏体不锈钢焊接材料，也可选用超低碳焊接材料。还可以选用焊缝有少量铁素体组织的焊接材料和熔合比。

②热影响区的敏化温度区的晶间腐蚀

由于焊接热循环的加热速度和冷却速度都非常快，因此焊接热影响区的敏化温度区略高于热处理敏化温度区，在600～1000℃范围。防止热影响区晶间腐蚀的措施：选用含钛或铌的奥氏体不锈钢母材，或选用超低碳的奥氏体不锈钢母材；在焊接工艺上选用小线能量焊接、快速冷却的焊接工艺等，以减少在敏化温度区范围的停留时间，减少晶界Cr23C6的产生。③熔合线和过热区的“刀蚀”

含钛或铌的奥氏体不锈钢焊接热影响区紧邻熔合线的过热区。温度超过1200℃，TiC或NbC全部溶解于奥氏体中，冷却时部分固溶的碳原子扩散并偏聚在奥氏体晶界上。在随后的多层焊处于600～1000℃的敏化区，晶界上碳原子浓度增大，与铬结合成Cr23C6，造成晶间贫铬。使用时，在一定的腐蚀介质作用下，将从表面开始产生晶间腐蚀，直至形成刀状腐蚀的的破坏，简称“刀蚀”。防止“刀蚀”的措施：选用超低碳奥氏体不锈钢母材（超低碳奥氏体不锈钢焊接接头不会产生刀蚀），在焊接顺序上安排接触腐蚀介质表面上的焊缝最后焊接。

（2）应力腐蚀

根据不锈钢设备与制件的应力腐蚀断裂事例和试验研究，可以认为：在一定静拉伸应力和在一定温度条件下的特定电化学介质共同作用下，现有的不锈钢均有产生应力腐蚀的可能。应力腐蚀最大特点之一是腐蚀介质与材料的组合上有选择性。容易引起奥氏体不锈钢应力腐蚀主要是盐酸和氯化物含有氯离子的介质，还有硫酸、硝酸、氢氧化物等介质。应力主要是焊接残余应力。因此，防止应力腐蚀主要是消除焊接残余应力的焊后热处理；以及焊接工艺采取措施减小残余应力。例如，结构设计时要尽量采用对接接头，避免十字交叉焊缝，Y形坡口改为X形坡口；适当减小坡口角度；采用短焊道焊；采用小线能量；适当的焊后锤击、表面抛光、表面喷丸等。

2、热裂纹

奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生热裂纹。奥氏体不锈钢焊接时产生热裂纹的原因：一是单相奥氏体焊缝易形成方向性强的柱状晶组织，硫、磷、镍、碳等元素形成的低熔点共晶杂志偏析比较严重；二是不锈钢导热系数小、线膨胀系数大，导致焊接应力比较大（一般是焊缝和热影响区受拉应力）。

防止奥氏体不锈钢产生热裂纹的主要措施：

（1）冶金措施

①严格限制焊缝中有害杂质元素的含量。钢中镍含量越高，越应该严格控制硫、磷等杂质元素的质量分数，以减少低熔点共晶杂质。

②调整焊缝化学成分。选用双相组织的焊条，使焊缝形成奥氏体的少量铁素体的双相组织，以细化晶粒，打乱柱状晶方向，减小偏析严重程度。铁素体的质量分数控制在3%～8%（5%左右）。过多的铁素体会使焊缝变脆。对于镍的质量分数大于15%的奥氏体不锈钢不能采用奥氏体和铁素体双相组织来防止热裂纹。因为铁素体在高温（>650℃）下长期使用，会析出σ相，使焊缝脆化。可采用奥氏体和碳化物的双相组织焊缝，亦有较高的抗热裂能力。③选用碱性焊条和焊剂，以降低焊缝中的杂质含量，改善偏析程度。

（2）工艺措施

①控制焊接电流和电弧电压大小，适当提高焊缝形状系数；采用多层多道焊，避免中心线偏析，可防止中心线裂纹。

②采用小线能量，小电流快速不摆动焊，可减小焊接应力。

③填满弧坑，可防止弧坑裂纹。

3、焊接接头的脆化

奥氏体不锈钢的焊缝在高温加热一段时间后，常会出现冲击韧度下降的现象，称为脆化。

（1）475℃脆化

含有较多铁素体相（超过15%～20%）的双相焊缝组织，经过350～500℃加热后，塑性和韧性会显著下降，由于475℃时脆化速度最快，故称475℃脆化。铁素体相越多，这种脆化越严重。因此，在保证焊缝金属抗裂性能和抗腐蚀性能的前提下，应将铁素体相控制在较低的水平，约5%左右。已产生475℃脆化的焊缝，可经900℃淬火消除。

（2）σ相脆化

奥氏体不锈钢焊接接头在375～875℃温度范围内长期使用，会产生一种FeCr金属间化合物，称为σ相。σ相硬而脆，由于σ相析出的结果，使焊缝冲击韧度急剧下降，这种现象称为σ相脆化。σ相一般仅在双相组织焊缝内出现；当使用温度超过800～850℃时，在单相奥氏体焊缝中也会析出σ相。通常认为，σ相主要是由铁素体演变而来，当铁素体含量超过5%时，σ相就很快形成。因此，高温下使用的奥氏体不锈钢，为了防止出现σ相，必须限制铁素体含量，控制在5%以内，并严格控制铬、钼、钛、铌等元素的含量。为了消除已经生成的σ相，恢复焊接接头的韧性，可把焊接接头加热到1000～1050℃，然后快速冷却。

（3）熔合线断裂

奥氏体不锈钢在高温下长期使用，在沿熔合线外几个晶粒的地方，会发生脆断现象，称为熔合线脆断。在钢中加入钼能提高钢材抗高温脆断的能力。

总之，奥氏体不锈钢塑性和韧性很好，具有良好的焊接性，焊接时一般不需要采取特殊的焊接工艺措施。如果焊接材料选用不当或者焊接工艺不合理时，会产生降低焊接接头抗晶间腐蚀能力和热裂纹等问题。防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀、热裂纹、接头脆化等主要措施，可以从冶金方面或者工艺方面综合考虑。

参考文献

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